¿Cómo saben los árboles que estamos en otoño?

Durante el período de oscuridad, el fitocromo revierte a su estado anterior (se desactiva). A medida que los días van acortando en el otoño, el periodo en que el fitocromo está desactivado aumenta en relación con el periodo en que está activo, lo que sumado a la disminución de la temperatura del aire que acompaña a los días otoñales, determina que las hojas ralenticen su metabolismo y degraden la clorofila y otros compuestos, almacenándolos como nutrientes en el tronco y las raíces para usarlos en la formación de nuevas hojas en la siguiente primavera. Consecuentemente, las hojas van amarilleando y acaban por desprenderse del árbol.

El fitocromo también es responsable de que muchas plantas florezcan en primavera, a medida que alargan los días y la temperatura va aumentando. En estas condiciones, el fitocromo está activo durante más tiempo cada día, favoreciendo la producción de una sustancia llamada florígeno ('hacedor de flores') que se transporta a los ápices de los tallos en los que, cuando se acumula en suficiente cantidad, induce la floración. La temperatura influye también positivamente, ya que este fenómeno es un proceso metabólico que depende de enzimas que se estimulan por la temperatura. Esta es la razón del retraso en la floración para plantas que crecen en el mismo lugar y con idéntico fotoperíodo, pero a mayor altitud, donde la temperatura suele ser menor.

Como vemos, el fitocromo es un reloj biológico que controla la caída de la hoja y la floración, entre otras respuestas de los vegetales a la duración del día y de la noche, lo que se conoce como fotoperiodicidad. Este reloj es muy exacto, ya que para una misma latitud geográfica la duración del día es perfectamente predecible de año a año. En nuestra latitud, es máxima en el solsticio de verano (21 de junio), mínima en el solsticio de invierno (21 de diciembre) y equilibrada con la noche en los equinoccios de primavera (21 de marzo) y de otoño (21 de septiembre).

Además, y a pesar de los miles de millones de años de evolución independiente, las plantas y los animales compartimos otro reloj biológico llamado criptocromo (etimológicamente 'color oculto'), ya que, aunque se sabía de su existencia, los científicos tardaron bastante tiempo en identificarlo. El criptocromo es una molécula que capta la luz azul e informa a la célula que es de día. Se cree que apareció en los microrganismos marinos muy tempranamente en el curso de la evolución de la vida, antes del desarrollo de la protectora capa de ozono de la estratosfera, como mecanismo para relegar la división celular al periodo de oscuridad, evitando así las peligrosas mutaciones que la luz ultravioleta del sol podía causar a los cromosomas en división. Este reloj interno, entre otras funciones, regula los llamados ritmos circadianos (del latín circa, alrededor de, y dies, día), que son oscilaciones de las variables biológicas aproximadamente cada 24 horas.

El reloj circadiano está sintonizado con los ciclos del día y la noche. Controla cuando tenemos sueño, necesitamos ir al baño, tenemos hambre o nos sentimos cansados, y es el responsable de que suframos el llamado 'jet lag' cuando viajamos en avión al otro lado del planeta, ya que nuestro reloj biológico se desajusta bruscamente al cambiar el ritmo circadiano al que estamos acostumbrados y tarda unos días en volver a ajustarse. También es responsable de las molestias que padecemos durante unos días tras el cambio del horario de verano o de invierno. En las plantas regula la apertura y cierre de algunas flores, el plegado de las hojas durante la noche y los cambios en la actividad metabólica desde el día a la noche.

Curiosamente, las plantas también sufren una especie de 'jet lag', aunque lógicamente no lo manifiestan con cambios de humor, al menos que sepamos. Por ejemplo, si a una planta que pliega sus hojas al anochecer y las despliega al amanecer, le invertimos artificialmente el período de luz y oscuridad, durante los primeros días plegará las hojas durante el día (cuando antes era de noche) y las desplegará durante la noche (cuando antes era de día). De esta forma funcionará al revés hasta que su criptocromo adapte su ritmo circadiano a los nuevos patrones de luz y oscuridad. Fitocromo y criptocromo, por tanto, son dos relojes biológicos que informan a las plantas acerca de la estación del año en que se encuentran y les permiten prepararse para superar mejor los cambios estacionales predecibles. El fotoperiodo, es decir, la duración relativa del periodo de luz y oscuridad es la señal que da cuerda y pone en hora estos relojes de los vegetales.